湘西地区陡山沱组黑色岩石风化与物理力学性质的变化特征

湘西地区陡山沱组黑色岩石因其特殊的矿物成份和地理位置，其风化作用具显著特征，即化学风化和物理风化作用相伴、相互促进。化学风化产生的矿物质一部分流失，一部分迅速结晶，形成物理风化作用，均造成岩石不断破碎，裂隙加深，因而又促使各种风化作用更加深入到岩石之中。这种风化所造成的岩石物理力学性质变化，将对岩土体的工程稳定性造成很大的影响。因而研究岩石风化后的这种变化有着十分重要的意义。本文对湘西地区陡山沱组黑色岩石不同风化特征进行了深入研究，结合其物理力学试验以及大量的点荷载强度试验结果，分析研究了岩石风化过程中物理力学性质的变化特征，提出了在该类岩石地区进行工程建设时应采取的措施。     

金属硫化物微生物氧化的机制和效应

岩石露头和矿山废弃物中的金属硫化物在地表、近地表条件下的氧化作用往往导致多种环境问题,因此,金属硫化物的地表风化一直是备受关注的表生过程之一。越来越多的证据表明微生物对矿物的氧化在金属硫化物风化过程中发挥着重要作用。实验研究发现:微生物在金属硫化物表面附着并形成微生物膜,在矿物-微生物膜界面微环境中存在着强烈的微生物氧化和化学氧化作用,两种氧化作用相互协同、共同促进。在此过程中,金属硫化物的S、As、Fe等元素经历了复杂的电子传递、逐级氧化的动力学过程,最终形成稳定的高铁硫酸盐或氧化物,并形成大量的酸性排水。该过程受多种因素的影响,包括细菌种类、光照和溶液Fe~(2+)浓度等。金属硫化物的微生物氧化直接导致重金属大量释放和严重的环境危害,释放的酸性排水还引发碳酸盐矿物分解和CO_2排放,会对全球碳循环产生不可忽视的影响。在地球演化的早期阶段,金属硫化物氧化消耗大气氧气可能导致大氧化进程滞后。尽管关于金属硫化物-微生物相互作用研究取得了长足的进展,但金属硫化物微生物氧化的分子机制和全球尺度的元素地球化学循环还有待深入研究,原位纳米观测技术的引入和全球物质循环模型研究具有必要性和紧迫性,同时也对生物冶金技术的发展有着重要的意义。     

岩石风化与岩石化学成分的变化研究

研究岩石风化过程中岩石化学成分的变化规律,对于进一步研究岩石的风化机理以及岩石的物理力学性质变化过程有着十分重要的意义.本文通过对湘西地区陡山沱组黑色岩石不同风化程度的化学成分分析研究表明,岩石中的化学成分将随风化的进行而不断发生变化,在一定程度上反映了陡山沱组黑色岩石风化过程中其化学成分的变化趋势.     

柠檬酸铵冷提取试验及其在找矿评价中的应用

当金属矿物被风化时,其中包含着物理的(机械的)和化学的生物作用,因此,其分散存在的形式也相当复杂。硫化物氧化成硫酸盐后,有时碰到碳酸盐又沉淀下来,但有一部份重金属的硫酸盐,为土壤中的有机胶体或粘土质胶体所吸附而保存了下来。根据霍克斯等人的意见,岩石与矿石的风化产物主要以下列几种形式转移:岩石碎块;原生稳定矿物;岩石与矿石经风化后所产生的次生矿物、粘土     

黑色岩系成矿作用及相关金属矿床找矿

诸多矿床的形成和产出与黑色岩系、特别是有机质岩石有不可分割的关系，表现为矿床与黑色岩系的空间相关性。有机质(包括微生物)在成矿元素的活化、迁移、富集以及矿石矿物的结晶等方面起重要作用：富集过程中金属硫化物可以直接置换有机质，有机质还可以作为还原剂存在于含矿热液。石油固化为沥青过程中，金属元素沉淀的不同阶段有不同的作用：早期以还原作用为主，而晚期则出现氧化过程，沥青在此阶段也由均质体变为各向异性体，内部的化学组成也随之发生变化。黑色岩系矿床勘探中，目标层位的选择要考虑的因素有：有机质的丰富程度，有用组份的初始富集程度，目标层位内部的岩石组合。同时还要考虑区域成矿地质背景和热液通道一构造控制因素。     

渝东北黑色页岩元素迁移特征及化学风化程度

黑色页岩是富含有机质和硫化矿物的特殊沉积岩,但人们对其风化过程的元素活动性及矿物风化机制关注较少.为探讨不同地形位置的黑色页岩化学风化过程,采集了渝东北城口某山脊 (A)、近山顶 (B) 和沟谷 (C) 的下寒武统水井沱组黑色页岩风化剖面岩样,利用XRD、XRF和化学分析手段对采集样品的矿物成分、主量元素进行测定分析.元素和矿物的质量迁移系数 (τ) 和质量迁移通量 (M_{j, flux}) 的计算结果表明,黑色页岩风化过程中Ca、Mg和Na元素具有明显的贫化现象,近地表处存在Al元素的富集现象;矿物成分方面,黄铁矿和有机质氧化后形成的酸性水环境,造成方解石、白云石、斜长石等不稳定矿物溶解,并生成含水石膏、铁质氧化物、黏土矿物等次生矿物.不同赋存位置的黑色页岩风化程度有所差异,Na/K-CIA、K/Ca*-Al/Na、A-CN-K和A-CNK-FM图解显示:A剖面处于脱Ca过程的初级风化阶段,B剖面处于脱Ca、Na初期的初等-中等风化阶段,C剖面已发生脱Ca、Na过程,并伴随脱Si作用的中等-强烈风化阶段,结合不同风化指数 (如:CIA、CIW、PIA、MWPI等),得出各剖面的化学风化强弱程度依次为C＞B＞A.      

含硫化物方解石脉地表风化产物

<正>金属硫化物矿山环境中大量暴露于地表的金属硫化物(如黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿)会发生氧化而生成酸性矿山排水(AMD)。尾矿和废石中的碳酸盐矿物往往与AMD反应而溶解,同时使AMD的酸度下降,并形成多种具有固定重金属元素能力的次生矿物,因此,碳酸盐矿物常常被作为治理AMD污染的重要矿物材料。由于方解石和黄铁矿广泛存在于多种岩石类型中,岩石露头的地表风化作用常常存在硫化物氧化分解、酸性岩石排水(ARD)形成、碳酸盐矿物分解、次生矿物形成的连续过程,这一过程     

黑色页岩水岩化学作用实验研究

水岩作用是黑色页岩化学风化的重要途径,并与岩体矿物组分、工程性质及地质环境有着密切的联系。利用自制的流通实验装置对取自三江县团结电站附近的寒武系清溪组黑色页岩与富含溶解氧去离子水的化学反应进行试验模拟研究,并利用离子分析仪、电感耦合等离子体质谱仪对反应后溶液离子浓度进行分析,使用扫描电子显微镜观察反应前后岩样微观特征,结合岩样渗透系数的变化监测,对岩样中黄铁矿氧化动力学速率以及受黄铁矿氧化影响形成的酸性环境下硅元素释放速率进行计算分析。结果表明,黄铁矿氧化行为使得岩体渗透率降低约70%,在黑色页岩自身矿物化学组分和岩石物理性质的共同影响下,所含黄铁矿氧化速率与纯黄铁矿颗粒的氧化速率非常接近,同时黄铁矿氧化形成的酸性溶液可溶蚀岩体中石英和伊利石,由于两者含量未能精确测定,因此所测得硅元素释放速率仅表示两者溶解的总反应速率。     

崂山山顶风化坑化学风化过程的岩石化学与矿物学证据

2011年5月对崂山山顶风化坑进行考察和采样,通过对风化坑内碎屑和坑外岩石的粉晶X射线衍射矿物分析、X射线荧光光谱化学全量分析,研究了风化坑内外的矿物风化及各元素迁移特征,对风化坑的成因过程进行探讨.研究结果表明:1)崂山山顶风化坑碎屑的英长比总是大于其周边岩石的英长比,说明风化坑的形成是花岗岩造岩矿物差异风化的结果;...     

膨胀性矿物引起的供水隧洞稳定性问题

为改善哥伦比亚波哥大市的供水状况，开挖了３８ｋｍ隧洞，穿过白垩系、第三系沉积岩层，隧洞投入运营４个月后，最长隧洞中喷射混凝土衬砌部分大量剥落与滑动，使水流完全中断，大多数剥落发生在以黑色页岩为主，夹间粉砂岩与灰岩的福迈克岩层中，对福迈克岩层的岩石试样作了膨胀性分析与岩石矿物分析。     

PETROCHEMISTRY AND MINERALOGY EVIDENCES FOR THE WEATHERING PROCESS OF THE WEATHERING PITS ON ROCK SURFACES OF MOUNTAIN LAOSHAN,CHINA

2011年5月对崂山山顶风化坑进行考察和采样,通过对风化坑内碎屑和坑外岩石的粉晶X射线衍射矿物分析、X射线荧光光谱化学全量分析,研究了风化坑内外的矿物风化及各元素迁移特征,对风化坑的成因过程进行探讨.研究结果表明:1)崂山山顶风化坑碎屑的英长比总是大于其周边岩石的英长比,说明风化坑的形成是花岗岩造岩矿物差异风化的结果;2)风化坑风化过程中被风化的岩石矿物主要是条纹长石和钾长石;3)风化坑中大量的Mg和Ca主要是外部加入的;4)崂山山顶风化坑内碎屑,坑外岩石面均受到化学风化的作用;5)崂山山顶风化坑内外的风化指数CIA值并不反映崂山当地的气候,山上山下CIA值的差异是风化时间长短不同造成的;6)LOI能很好地反映崂山风化坑内外风化强度的差异,说明长石主要在水解作用下发生分解,也说明了风化坑的积水成因.     

UO2氧化的天然类比研究：现状与展望

核废料地质处置库UO2的氧化及氧化过程中放射性核素的迁移直接关系到处置库的安全性，为此，许多研究者在实验室研究了UO2氧化行为。然而，短期的实验结果无法直接外推地质处置库中长期氧化行为，天然类比研究为这种外推提供了可能，因此， UO2氧化的天然类比研究已经引起了广泛的关注。系统地总结了天然类比研究的现状，包括沥青铀矿与UO2的可比性、沥青铀矿风化产物的共生组合和共生次序、沥青铀矿及其风化产物的化学成分特征、沥青铀矿风化过程中类比元素的迁移性等；并初步指出了进一步研究的方向，如铀酰矿物的微结构研究、类比元素在沥青铀矿和铀酰矿物中分布的激光探针研究、地下水成分分析、模拟实验等。     

微生物对硅酸盐矿物风化作用研究进展

微生物对硅酸盐矿物风化的影响研究取得了一系列重要进展。在贫营养环境中,微生物风化硅酸盐矿物获取营养物质,加速了硅酸盐矿物的风化;由于微生物的作用,矿物的风化会不遵循正常的矿物化学风化序列,表现出稳定矿物比不稳定矿物更易风化的特征。微生物风化硅酸盐矿物时会在硅酸盐矿物表面留下痕迹,即富集或转移相应的元素和矿物,而且还能改变硅酸盐矿物的化学组成和结构。微生物的上述行为受营养基质含量、有机酸、生物膜、胞外聚合物以及氧化还原作用的影响。     

Acidithiobacillus ferrooxidans氧化分解毒砂的次生产物研究

毒砂是常见的含砷硫化物矿物。在金属硫化物矿山环境中,含毒砂矿石和尾矿的风化会导致严重的重金属污染,在其风化过程中,微生物能够显著促进毒砂的氧化分解。本文实验研究了Acidithiobacillus ferrooxidans氧化分解毒砂矿物的现象,利用X射线衍射和扫描电子显微镜,分析了毒砂微生物氧化作用形成的次生矿物类型,发现毒砂表面存在As含量明显不同的2类次生产物,观察到黄钾铁矾、臭葱石、自然硫和施威特曼石等矿物;借助光电子能谱仪重点分析了微生物作用前后毒砂晶面的表面化学组成,基本查明了Fe、As和S三种元素的价态变化,初步探讨了毒砂表面次生矿物成因和As的化学态转化。     

黔中小流域水体C、S同位素特征及主要风化过程

选取贵州省红枫湖流域四条支流为研究对象,通过对水体中C、S元素浓度及稳定同位素特征的分析,探讨了典型碳酸盐小流域的主要风化过程对流域C、S循环的贡献。红枫湖流域河水中的C同位素组成在-7．47‰--11．68‰之间,硫酸根浓度为295．5～1315．6μmol／L,除受当地煤矿影响较大的区域外,其余部分水体中离子的δ^34S值在-3‰--7‰之内,反映了这些河段中硫化物矿物的氧化的影响。通过质量守恒的方法,得到硫化物的氧化、蒸发岩溶解以及大气输入对河水硫酸根离子的贡献率分别为63．8％、30．8％和5．4％。来自硫酸对碳酸盐岩、碳酸对碳酸盐岩以及碳酸对硅酸盐岩风化的DIC比例为1：3．58：1．37,三种不同的风化过程对区域二氧化碳的净吸收量为7．97×10^9mol／a。     

干旱地区硫化矿床风化过程的穆斯堡尔谱特征--以青海锡铁山铅锌矿为例

测定了青海锡铁山硫化矿床氧化带矿物的室温穆斯堡尔谱,结果表明氧化带硫酸盐矿物的穆斯堡尔谱具较小的同质异能移、四级矩分裂值分布范围较大、无磁超精细分裂等特征。在已有工作的基础上,根据氧化带垂向不同位置矿物的穆斯堡尔谱特征划分出铁锰帽亚带、高铁矾类亚带（进一步划分出单峰型、双峰型和三峰型三个次亚带）、低铁矾类亚带及原生硫化物带等垂向分带,每一亚带代表特定的物化条件,反映了干旱地区硫化矿床风化过程的阶段性。     

风化条件下金矿床成矿理论研究的问题与动向

金的表生成矿作用包括含金岩石风化(红土化)过程中金的再富集,原生含金硫化物矿床在氧化带金的再富集以及砂金的形成作用等。近20年来,金矿床的表生成矿理论取得了许多新的认识和突破。本指出表生过程中微生物对金矿床形成的重要性及有关研究动向。     

广东省新榕锰矿地质特征及成因探讨

新榕锰矿是广东省重要的锰矿床 ,主矿体产于地下岩溶空洞内 ,矿石中伴生银的平均含量达 10 0×10 -6以上。锰矿石中含有少量的脆银矿、溴角银矿、含锑银黝铜矿、银金矿、单斜绿铜锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿及重晶石等矿物。据各类岩石、矿石的矿物成分 ,以及成矿元素、稀土元素地球化学特征等方面研究 ,认为Fe、Mn成矿物质主要来源于元古宇云开群和泥盆系桂头组中的富铁锰质岩层 (锰铝榴石片岩、含锰千枚岩 ) ,部分来源于矿区北部断裂带中的热液硫化物 ,伴生元素Ag、Pb、Zn等也来源于矿区北部断裂带的热液多金属硫化物。有机质 (微生物 )可能参与了成矿物质的风化淋滤、迁移、沉淀富集等成矿作用。地下岩溶空洞是最有利的成矿场所。锰矿的成矿期为新生代。矿床成因类型属迁积_岩溶堆积型锰矿     

含钾岩石微生物转化的分子机制及其碳汇效应

岩石矿物的微生物风化是地球表层系统最为活跃和普遍发生的地质营力之一。微生物对含钾岩石(以硅酸盐矿物为主)的风化能够释放其中的钾、硅和钙等元素,并在合适的环境条件下促进矿物元素的碳酸化沉淀,这是地表元素地球化学循环的重要环节之一。微生物对岩石的生物转化作用既涉及微生物的生长繁殖和代谢调控,也与元素的迁移转化和次生矿物的演化序列有关,具有重要研究价值。采用矿物学、微生物学和分子生物学等相结合的研究方法,有助于系统地研究微生物促进含钾硅酸盐矿物的风化并耦联碳酸化过程及其分子调控机制。研究证实,在纯培养条件下,微生物风化含钾矿物主要采用酸解、螯合、氧化还原等多种方式的协同作用,并可通过调控相关功能基因的表达来响应缺钾的环境以实现其对含钾矿物的有效风化,显然这有赖于微生物通过长期进化而形成的精细的分子调控机制。在土壤生态环境中,微生物对矿物风化的显著特征是该生态环境中微生物群落协同互作的群体作用效应。微生物碳酸酐酶参与的硅酸盐矿物风化伴随碳酸盐矿物的形成过程可能是个长期被忽视的地表碳增汇过程,对该问题的深入探索有助于进一步理解地质演化历史中微生物对碳素迁移转化的驱动机制。加入含钾硅酸盐矿粉的有机肥已经显示出其在土壤改良、作物生长和增加土壤碳汇等方面的正面应用效果,这为利用硅酸盐矿物的生物风化作用来延缓大气CO₂浓度的持续升高提供了新的思路。介绍了有关微生物对含钾岩石生物转化释放钾素的分子机理及其碳汇效应方面的研究进展,以期抛砖引玉,推动该领域研究的快速发展。     

砒砂岩岩性特征对抗侵蚀性影响分析

砒砂岩区是黄河中游集中的基岩产沙区,强烈的岩土侵蚀与砒砂岩的岩性密切相关。通过对砒砂岩原状样品的矿物组成、微结构的测试和定量分析表明:砒砂岩中岩石矿物的组成特征是以不稳定、易风化、亲水性强的粘土矿物为主;岩石微结构特征表现为颗粒大小悬殊、排列无序、孔隙发育、胶结物为粘土矿物,影响岩石的物理力学性质,降低了砒砂岩的抗风化、抗侵蚀性能。